Desarrollo de sensores en fibra de cristal fotónico para detección de gases y temperatura

Los sensores electromecánicos han sido durante décadas los transductores estándar para medir fenómenos físicos y mecánicos. Sin embargo estos sensores están limitados por las pérdidas en transmisión y la sensibilidad a las interferencias electromagnéticas, lo cual hace que su uso sea poco recomendable en ciertas aplicaciones. Una solución a estos problemas es la utilización de sensores de fibra óptica, ya que son inmunes a interferencias electromagnéticas, químicamente inertes, generalmente pasivos, ligeros, y cada vez tienen un menor coste. Este proyecto final de carrera, englobado dentro del proyecto europeo Ecoal-Mgt Gestión ecológica de pilas de residuos de carbón en combustión, programa SUDOE, tiene como objetivo el desarrollo experimental, caracterización, medida y optimización de sensores de fibra de cristal fotónico para medir temperatura y gases. Las fibras de cristal fotónico suponen una nueva oportunidad de estudio en el sensado de gases y líquidos, debido a su excepcional estructura formada por huecos. Estos huecos permiten a un fluido circular con libertad a lo largo de la fibra, lo cual modifica sus propiedades, además de permitir usar el campo evanescente para detectar y cuantificar la presencia de gas. Todo lo comentado anteriormente son las bases de este proyecto final de carrera, el cual se divide en dos etapas diferenciadas tanto por los materiales utilizados como pos sus objetivos. La primera parte se basa en el desarrollo experimental y optimización de un sensor de temperatura y de un sensor de tensión basados en fibras de cristal fotónico. La segunda parte consta de un estudio en detalle de tres fibras de cristal fotónico teóricamente aptas para su uso como sensor de gas. En este apartado se estudian las técnicas óptimas de manipulación y fusión de la fibra así como los resultados, sus causas y posibles alternativas. Finalmente se muestran las principales características del material utilizado y se realiza un estudio económico del proyecto final de carrera.Ingeniería de TelecomunicaciónTelekomunikazio Ingeniaritz

Simultaneous measurement of humidity and vibration based on a nanowire sensor system using Fast Fourier Transform technique

This paper presents a new sensor system for vibration and relative humidity measurements based on its interaction with the evanescent field of a microwire. The interrogation of the sensing head is carried out by monitoring the fast Fourier transform (FFT) phase of one of the FFT peaks of the microwire transmission signal. This technique is not dependent of the signal amplitude and also eludes the requisite of tracking the wavelength evolution in the spectrum, which can be a handicap when there are multiple interference frequency ...This work was supported in part by the Spanish Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología within project TEC2013-47264-C2-2-R and SUDOE ECOAL-MGT and FEDER funds from the European Union

SnO2-MOF-Fabry-Perot optical sensor for relative humidity measurements

In this paper, a new optical fiber sensor for relative humidity measurements is presented and characterized. The sensor is based on a SnO2 sputtering deposition on a microstructured optical fiber (MOF) low-finesse Fabry-Pérot (FP) sensing head. The feasibility of the device as a breathing sensor is also experimentally demonstrated. The interrogation of the sensing head is carried out by monitoring the Fast Fourier Transform phase variations of the FP interference frequency. This method substitutes the necessity of tracking the optical spectrum peaks or valleys, which can be a handicap when noise or multiple contributions are present: therefore, it is low-sensitive to noise and to artifacts signal amplitude. The sensor shows a linear behavior in a wide relative humidity range (20%–90% relative humidity) in which the sensitivity is 0.14 rad/%; the maximum observed instability is 0.007 rad, whereas the highest hysteresis is 5% RH. The cross correlation with temperature is also considered and a method to lower its influence is proposed. For human breathing measurement, the registered rising and recovery times are 370 ms and 380 ms respectively.The authors are grateful to A. Ortigosa, D. Erro, Dr. M. Bravo and Dr. R.A. Perez-Herrera. We also thank the Spanish Government projects TEC2013-47264-C2-2-R, TEC 2016-76021-C2-1-R, TEC2016-78047-R, TEC2016-79367-C2-2-R, Innocampus and the Cost Action MP 1401, as well as to the AEI/FEDER Funds

Real time measuring system of multiple chemical parameters using microstructured optical fibers based sensors

In this paper, a multiplexing system for simultaneous interrogation of optical fiber sensors which measure different parameters is presented and validated. The whole system has been tested with 6 different sensing heads with different purposes: one temperature sensing head, two relative humidity sensors and three VOCs leak sensors; all of them based on microstructured optical fibers. The interrogation system uses the FFT technique to isolate each sensor's interference, enabling their simultaneous interrogation. The system interrogates all the sensors at frequencies up to 1 KHz, showing a good performance of each measurement without crosstalk between sensors. The developed system is independent of the sensors' purpose or of the multiplexing topology.This work was supported in part by the Spanish Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología within projects under Grant TEC2016-76021-C2-1-R, Grant TEC2016-78047-R, and Grant TEC2016-79367-C2-2-R, in part by the Cost Action MP1401, and in part by the FEDER funds from the European Union